用于肺结核早期诊断的多通道硅纳米线FET生物传感器开发

Due to the great demand of early diagnosis for tuberculosis, this project aims to develop a nanobiosensor for mutiple markers of tuberculosis detection. this project combines the easy integration, sensitive, unmarked of silicon nanowire sensor with low cost, less sample, high throughput of microfluidic technology. it bring a technological breakthrough for tuberculosis early detection and early.treatment. This project utilize self etching technology（top to bottom） to prepare the uniform and controllable silicon nanowire array ; microfluidic chip matching the structure of nanowire recognition unit , can form mitiple microchannels for biochemical reactions respectively; Then, for all types of testing markers in microchannels, the silicon nanowires are selectively modified with controlable assembling density, direction, spatial orientation of probes , achieving high sensitivity, high specificity detction of targets. Finally ,it can realize the analysis and diagnosis of tuberculosis in real samples. This project bind the FET array and microfluidic chip to make a sensitive and specificitive silicon nano biosensor for mutiple tuberculosis markers rapid and low cost detection, which improve the tuberculosis disease early diagnosis and early treatment system.

本项目针对肺结核大范围筛查和早期诊断的重大需求，利用硅纳米线传感器易集成、高敏感、无标记、多元化等特点，并结合微流控技术的低成本、用样少、高通量的优势，开发一种用于肺结核早期多标记物同步检测的纳米生物传感器，为肺结核的早发现、早治疗带来技术突破。本项目利用自上而下的自限制刻蚀技术，制备尺寸均一、阵列可控的硅纳米线识别单元；将纳米线识别单元阵列与匹配的微流控芯片结构紧密结合，得到可分别进行生化反应的腔室；针对各类型检测目标物，对微通道内的纳米线进行选择性修饰，控制探针组装密度、方向、空间取向等条件，以达到对多标志物的高敏感性、高特异性检测，最终实现对肺结核实际样本的分析诊断。本项目通过阵列化纳米线与微流控芯片的有序键合，构建低成本、高敏感、高特异的硅纳米线生物传感器，建立多元化肺结核标志物快速、实时检测方法，推动肺结核早诊断、早干预诊疗系统的进一步完善。

结核病是世界上最紧迫的公共卫生问题之一。根据世界卫生组织2022年全球结核病报告显示，估计有1060万人感染结核病，160万人死于结核病2021. 事实上，结核病是可以治愈的，治愈率通常很高，大约85%的人可以治愈。不幸的是，当提到检测结核分枝杆菌（M.T.）时，情况并不乐观。本项目开发了一种结合免疫磁分离、脲酶催化、硅纳米线检测的新型电化学生物传感平台，用于快速、灵敏地检测结核分枝杆菌DNA。该方法将结核分枝杆菌DNA浓度转化为碳酸铵浓度变化， 通过硅纳米线传感器的电流变化实现对结核分枝杆菌DNA的定量检测， 同时，通过改变纳米材料表面修饰的生物探针分子，可以检测结核分枝杆菌不同的靶标物。该方法已实现结核分枝杆菌DNA低至1pM的检测，且特异性好。这种方法简单，灵敏度高，准确性好，稳定，通用性强，在临床诊断领域有很大的应用潜力。